Les batteries lithium-ion constituent la principale technologie de batteries rechargeables grâce à leur densité énergétique élevée, leur durée de vie prolongée et leur faible autodécharge. Elles alimentent tous types d'appareils, des smartphones et ordinateurs portables aux véhicules électriques et aux systèmes de stockage d'énergie à l'échelle du réseau. Cependant, les réserves limitées de lithium et le coût de son extraction ont créé un besoin de solutions alternatives. Les batteries sodium-ion sont prometteuses, grâce à l'abondance et au faible coût du sodium. Je présenterai ensuite les composants, le principe de fonctionnement, le coût, la densité énergétique, la durée de vie, la sécurité, les performances et les applications de ces deux batteries.
Comparaison des batteries sodium-ion et lithium-ion
Bien qu'il s'agisse de métaux alcalins du même groupe, le sodium et le lithium possèdent des propriétés physiques différentes. Ces différences intrinsèques influencent directement leur comportement électrochimique lorsque les ingénieurs les utilisent dans des applications de batteries. Étant deux technologies de batteries rechargeables distinctes, les batteries sodium-ion et lithium-ion présentent chacune des avantages et des inconvénients variés.
Composant de batterie au sodium ou au lithium
- Batteries sodium-ion (SIB)
Matériaux de cathode : composés de sodium d'oxydes de métaux de transition (par exemple, NaFeO₂), phosphates (NaFePO4), sulfates (Na₂Fe₂(SO₄)₃) et analogues du bleu de Prusse (Na₂Fe[Fe(CN)₆]).
Matériaux d'anode : Matériaux en carbone spécialement conçus – carbones durs et mous avec stockage stable des ions sodium
Principe de fonctionnement : Lors de la charge, les ions sodium se déplacent de la cathode vers l'anode et se déposent dans la structure en carbone. Lors de la décharge, les ions sodium se déplacent vers la cathode, libérant de l'énergie pour charger les appareils.
- Batteries lithium-ion (LIB)
Matériaux de cathode : Matériaux contenant du lithium tels que l'oxyde de lithium-cobalt (LiCoO₂), le phosphate de lithium-fer (LiFePO₄) et l'oxyde de lithium-nickel-manganèse-cobalt (NMC).
Matériaux d'anode : le graphite est le choix le plus courant, bien que certains modèles plus récents utilisent du silicium ou du titanate de lithium (LTO) pour des performances améliorées.
Principe de fonctionnement : Lors de la charge, les ions lithium migrent de la cathode vers l'anode, où ils sont pris en sandwich entre des couches de graphite. Lors de la décharge, les ions lithium retournent vers la cathode, générant un courant électrique.
Comparaison des coûts des batteries sodium-ion et lithium-ion
Théoriquement, les batteries sodium-ion présentent l'avantage d'un faible coût des matériaux. Le sodium représente 2.3 % de la croûte terrestre – soit 400 fois plus que le lithium (seulement 0.0065 %) – et se répartit plus uniformément dans le monde. Les batteries au sodium utilisent une feuille d'aluminium bon marché pour les deux électrodes, ce qui permet de réduire potentiellement le coût des matériaux de 30 à 40 % par rapport aux batteries lithium-ion.
Mais la réalité n’est pas optimiste : les fabricants n’ont pas commencé à produire en masse des batteries au sodium, tandis que les prix des batteries au lithium fer phosphate (LFP) continuent de chuter et atteignent un plancher en 2025. Ces conditions ont presque effacé la différence de coût.
Densité énergétique des batteries au sodium et au lithium
Les ions sodium étant plus gros que les ions lithium, les batteries sodium-ion présentent également des tensions et des densités énergétiques gravimétriques et volumétriques plus faibles. Les batteries sodium-ion offrent généralement une capacité de 100 à 150 Wh/kg avec une tension de fonctionnement de 2.8 à 3.5 V, ce qui les place sur un pied d'égalité avec certaines batteries lithium-fer-phosphate (LFP) dans certaines applications. Les batteries sodium-ion deviennent un candidat de choix lorsque la sécurité et l'accessibilité économique priment sur la nécessité d'une densité énergétique optimale. Alors que les batteries LFP sont encore inférieures à 200 Wh/kg, d'autres batteries lithium-nickel-manganèse-cobalt (NMC) et des compositions chimiques similaires atteignent 200 à 300 Wh/kg, ce qui en fait le choix idéal pour les applications à espace restreint, comme les smartphones et les véhicules électriques, où chaque gramme compte.
Cependant, le sodium-ion reste inférieur à ses homologues lithium-ion hautes performances. Par conséquent, ces technologies sont complémentaires. Le lithium-ion domine dans les applications énergivores, tandis que le sodium-ion apparaît comme une option rentable pour le stockage stationnaire et les applications moins sensibles au poids.
Durée de vie des batteries sodium-ion et lithium-ion
En raison des contraintes liées aux procédés de fabrication et aux matériaux, les batteries sodium-ion commerciales actuelles ne peuvent généralement assurer que 3,000 4,000 à 314 12,000 cycles. Les batteries lithium-fer-phosphate sont en avance sur ce point, avec des cellules de stockage d'énergie commerciales de XNUMX Ah offrant désormais plus de XNUMX XNUMX cycles. Cet écart de performance reflète la différence de maturité entre les technologies sodium-ion et lithium-ion sur le marché.
Sécurité des batteries sodium-ion et lithium-ion
Les batteries sodium-ion présentent des avantages évidents en termes de sécurité et de stabilité opérationnelle. Des tests indépendants démontrent qu'elles conservent leur intégrité lors des tests de pénétration de clous sans incident thermique, et offrent des performances stables en cas de court-circuit, de surcharge et de compression. Elles attribuent leurs marges de sécurité plus élevées à leur seuil d'activation thermique plus élevé et à leur taux de génération de chaleur plus lent.
Les batteries lithium-ion sont très sujettes à un niveau élevé de réactions secondaires dans diverses conditions d'abus, ce qui conduit à emballement thermiqueLes accidents de sécurité des batteries lithium-ion traditionnelles sont contrôlés par trois types de conditions d'abus : l'abus mécanique (extrusion, perforation), l'abus électrique (court-circuit, surcharge, décharge excessive) et l'abus thermique (surchauffe).
Ici, j'ai également fait une répartition sous forme de tableau basée sur les principales différences entre les batteries sodium-ion et les batteries lithium-ion :
Batteries sodium-ion VS batteries lithium-ion
| Fonctionnalité | Batteries sodium-ion | Lbatteries lithium-ion |
| matières premières | Abondant (2.3 % de la croûte terrestre) | Rare (0.0065 % de la croûte terrestre) |
| Taille | volumineux | Léger |
| Densité d'énergie | 100-150wh/kg | 140-280wh/kg |
| Cycle de vie | 3,000-4,000 cycles | plus de 12,000 cycles |
| Vitesse de charge | charge 80% en 12 minutes | charge à plus de 80 % en 45 minutes |
| -3Taux de rétention de capacité à 0 °C | Maintient 92% performance | Mconserver 80% performance |
| Fuite thermique | 350 ° C (662 ° F) | 270 ° C (518 ° F) |
| Application | Énergie ss'emporter, Faible vitesse Evéhicules électriquesvélos électriques basse température | Appareils IoT, Outils électriques, Appareils médicaux, Robot, eFoil |
| Impact environnemental | Impact environnemental minimal, émissions de carbone réduites. | Servir la pollution, la rareté des ressources, les émissions élevées de carbone. |
Performances des batteries au sodium et au lithium
Alors que les batteries lithium classiques sont peu performantes par temps froid, la technologie sodium-ion maintient une capacité de décharge de 92 % à -30 °C, mettant fin aux problèmes de performance du lithium par temps froid. Les cellules sodium-ion de CATL atteignent également 80 % de charge en seulement 15 minutes à température ambiante, avec un fonctionnement stable de -40 °C à 80 °C. Cependant, leur poids plus élevé et leur faible densité énergétique limitent pour l'instant leur application aux véhicules à basse vitesse.
Les batteries au lithium standard fonctionnent de manière optimale dans une plage de températures de 20 à 30 °C, mais leurs performances diminuent en dehors de cette plage. CMBLa solution innovante de ? Packs de batteries au lithium personnalisés Fonctionnant sur une large plage de températures (de -20 °C à 85 °C), grâce à la technologie BMS étanche et résistante à la chaleur, cette innovation allie la résistance thermique du sodium-ion à la densité énergétique du lithium, offrant une alimentation fiable là où les batteries classiques échouent.
Le paysage a radicalement changé en juillet 2021, lorsque CATL a dévoilé sa batterie sodium-ion, visant une production à grande échelle d'ici 2023. La flambée des prix du lithium en 2022 a encore accéléré l'adoption industrielle. Le 21 avril 2025, CATL a franchi une nouvelle étape en lançant la première batterie sodium produite en série au monde – la CATL Sodium New –, faisant passer cette technologie d'applications de niche à une commercialisation à grande échelle et remodelant l'infrastructure énergétique mondiale.
Applications des batteries au sodium et au lithium
Les batteries au sodium sont-elles meilleures que les batteries au lithium ? La réponse est non. Les batteries lithium-ion dominent toujours, Ningde Times menant la danse avec 35 % de parts de marché, et BYD et LG Energy Solutions cumulées avec 21 %. Cependant, il ne faut pas négliger les facteurs géopolitiques : la Chine domine la filière lithium-ion, tandis que les États-Unis, important fournisseur de carbonate de sodium, cherchent à atteindre leur indépendance énergétique afin de réduire leur dépendance à l'égard de la Chine.
Bien que les batteries sodium-ion aient un brillant avenir dans le stockage d'énergie (la part de marché devrait atteindre 30 % en 2030), leur commercialisation reste confrontée à des défis majeurs : la masse atomique du sodium est trois fois supérieure à celle du lithium, ce qui entraîne une densité énergétique inférieure de 30 %, et le potentiel redox est également 10 à 25 % plus faible, ce qui affecte sérieusement l'autonomie des véhicules électriques. Malgré les tentatives de JAC et d'autres entreprises pour tester des modèles électriques au sodium, les batteries lithium-fer-phosphate (LFP) accélèrent leur conquête du marché grâce à des coûts similaires (presque égaux à ceux du sodium) et une durée de vie plus longue. Les prévisions de l'industrie montrent que d'ici 2030, les batteries NMC et LFP occuperont respectivement 42 % et 41 % des parts de marché. Les batteries sodium-ion devront surmonter des limitations de performance pour concourir pour une part du gâteau.
Le prix actuel du lithium en 2025 est bas, ce qui réduit l'avantage financier des batteries sodium-ion. Des sources industrielles ont souligné que la faible densité énergétique des batteries sodium les rend principalement adaptées aux deux-roues et aux petites voitures. Malgré les progrès technologiques, les experts estiment que leur autonomie ne dépassera jamais celle des batteries lithium haut de gamme, qui devraient être positionnées pour occuper des segments de marché spécifiques (comme les micro-voitures électriques à courte distance).
Comparées aux batteries sodium-ion, les batteries lithium-ion offrent une densité énergétique plus élevée, une durée de vie plus longue et un poids plus léger. Par conséquent, elles continuent de dominer le marché actuel des batteries, avec des applications allant des smartphones aux véhicules électriques. Fabricant de batteries lithium fort de 15 ans d'expérience et doté d'une équipe d'ingénierie R&D, CMB offre le plus pack de batteries lithium-ion personnalisé des solutions pour répondre à tous vos besoins. Par exemple, batteries lithium fer phosphate (LFP) personnalisées, qui coûtent presque le même prix que le sodium, sont parfaitement adaptés pour alimenter une large gamme d'équipements industriels et commerciaux, notamment Marine, Golf Carts et Véhicules récréatifs, en raison de leur longue durée de vie, de leur BMS intelligent et de leur taille compacte.
FAQ sur les batteries au sodium et au lithium
1. Pourquoi les batteries sodium-ion sont-elles souvent comparées aux batteries lithium-phosphate de fer ?
Parce que les batteries sodium-ion ont une densité énergétique inférieure à celle des batteries lithium-ion à base de nickel. Par conséquent, elles conviennent mieux aux applications à faible consommation d'énergie. Souhaitez-vous apporter d'autres modifications à cette phrase ? Elles sont donc idéales pour les systèmes de stockage d'énergie stationnaires et les petits véhicules où l'autonomie n'est pas essentielle. Le constructeur chinois BYD prévoit notamment d'utiliser des batteries sodium-ion dans ses « microcars », ce qui indique clairement le segment de marché qu'il cible.
2. Les batteries sodium-ion sont-elles effectivement moins coûteuses que les batteries lithium-ion ?
La technologie sodium-ion est sous le feu des projecteurs depuis que le prix des batteries lithium-ion a grimpé en flèche, en raison des perturbations de la chaîne d'approvisionnement pendant l'épidémie de COVID-19 et des tensions géopolitiques affectant l'approvisionnement en nickel.
Cependant, la situation a changé et, au fil du temps, les données suggèrent que le prix des batteries lithium-ion pourrait tomber en dessous de 100 dollars par kilowattheure (kWh) d’ici 2027. Les batteries au lithium fer phosphate deviendront de moins en moins chères.
3. Les batteries sodium-ion peuvent-elles remplacer les batteries plomb-acide en termes de puissance de démarrage maximale ?
En règle générale, il est toujours possible de le remplacer. Même une perceuse à batterie Li-ion de 2 Ah offrira un meilleur démarrage qu'un démarreur diesel de 3 kW.
4. Recommandez-vous davantage les batteries sodium-ion ?
Cela dépend de l'application spécifique. Mais compte tenu des coûts quasi équivalents actuels, je vous recommande une batterie lithium-ion offrant une densité énergétique plus élevée, une durée de vie plus longue et une adaptabilité aux climats à hautes et basses températures. CMB s'engage à fournir une solution de pack de batteries au lithium personnalisée pour répondre à vos différents besoins, alors bienvenue à contactez-nous pour obtenir une solution professionnelle.
